智能家居的系統結構與無線通信技術研究

姜 濤

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

在物聯網技術全面發展的時代背景下，智能家居系統結構配合無線通信技術方案，能在優化應用平臺運行效率的同時，建立更加合理的集中式監督控制體系，維持設備集成管理效果，實現便捷化智能家居模式。

1 智能家居系統結構的基本布局

正是基于計算機技術和信息技術的發展進步，智能家居應用范圍在全面擴大，從家庭安防、家電控制到開關照明系統控制、日常生活服務（遠程支付）等內容，智能家居為資源共享和互聯互通提供了更加優越的管控平臺[1]。目前，較為常見的智能家居系統結構布局如圖1所示。

于是，山姆走到他身邊說：“先生，我不是想打擾您，不過，對逝去的親人這么悲痛，我還是第一次見到。這里埋的是您的什么人？您的孩子還是您的父母？”

圖1 基本的智能家居系統結構布局

由圖1可知，室內環境體系中，智能家居更加關注安防控制、信息服務以及燈光控制等內容，能結合對應的設備配置傳感器，從而有效實現控制節點的應用管理，實現控制命令的傳達。而對應的終端節點則接收相應信息，有效完成遠程操作的對應指令。在室外環境中，廣電網、電話網以及Internet則是主導體系，建立互聯互通應用平臺，促進遠程監控工作的落實。

2 智能家居系統結構需求

2.1 信息管理需求

智能家居系統結構要想發揮實際作用，就要滿足家庭內部網絡信息交互的基本需求，維持信息管理的規范性和合理性。一方面，建立信息控制模塊。針對家庭網關和室內控制網的信息交互需求，利用器件控制指令就能完成信息的傳輸。例如，發送電視機開機或者是關機的指令，然后匹配相應的信號傳輸器，完成信息的匯總和指令的下發[2]。另一方面，建立多媒體信息模塊。結合家庭網關和用戶接口交互的應用要求，在連接PC、電視以及數碼相機等相應設備的同時，配合信息傳輸處理模式就能提升多媒體信息控制的及時性。

2.2 系統結構需求

隨著智能化技術發展進程的加快，系統結構要提升兼容性和統一網關的應用效率，搭建更加規范的處理模式。理想型智能家居系統框架如圖2所示。

圖2 理想型智能家居系統框架

近幾年，無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術受到了廣泛關注，利用非接觸式自動識別處理模塊就能建立完整的目標對象識別過程，可在獲取匹配數據的基礎上，對家庭內部的移動物體予以感應分析等。一般而言，無線射頻識別技術的通信距離在30 m左右，對應的傳輸速率和標簽信息長度、具體編碼處理模式等參數相關。我國較為常見的RFID技術使用頻段主要包括920～925 MHz和 840 ～ 845 MHz[5]。

在智能家居系統中，ZigBee無線技術的應用范圍最為廣泛，技術體系本身基于IEEE 802.15.4無線標準展開，能針對組網應用、安全防護以及軟件安裝等落實相應的技術處理工作，并且搭建完整的技術應用體系和控制平臺。ZigBee無線技術最大的優勢就是復雜度較低，且對應技術的能耗較低，能在提升數據傳輸效率的同時維持較低的成本，作為智能家居應用匹配無線技術推廣價值較高。例如，ZigBee無線技術應用方案內，單個網絡能同時支持255個設備開展相應工作。

3 智能家居無線通信技術應用要點

另外，針對ZigBee無線技術的研究各個國家設置的對應頻段有所差異，要結合自組網應用標準和恢復能力指標落實相應的頻段，較為常見的就是2.4 GHz頻段，此時能將通信速率維持在10～250 kb/s，相應的通信距離能達到10～100 m。

3.1 紅外通信無線技術

規劃水資源論證是一項多學科交叉、專業性較強的工作，對從業人員的要求較高。目前，規劃水資源論證缺乏專業技術人才，從業人員的技術水平有待提高。我國從事規劃水資源論證的工作人員主要是長期從事建設項目水資源論證的持證上崗人員。論證人員在開展工作之前對規劃水資源論證了解不多，未經培訓就要承擔規劃水資源論證工作，往往會受到傳統建設項目水資源論證思維的影響，從建設項目的角度思考問題。

3.2 藍牙無線技術

藍牙無線技術在實際信息數據傳輸過程中不僅能實現點對點的傳遞，而且還能建立點對多點的連接控制，尤其是在點對多點連接控制工作中，藍牙設備會形成“Pico net”尋址，包括不同的設備。并且，藍牙技術在實際應用中要遵循IEEE 802.15.1標準，配合無線電收發頻率建立對應的傳輸通道。另外，藍牙無線技術也在不斷升級，信號傳輸速率能達到3 Mb/s，真正意義上建構近距離控制信息和多媒體信息的實時性傳輸管理，但是其成本較高，這就使得推廣范圍受限。

3.3 RFID無線技術

由圖2可知，在服務提供商和內容提供商共同作用下，對核心網予以管理，匹配網絡提供商落實的接入網體系，就能打造良好的智能家居室外應用環境，然后配合家庭網關開展匹配的室內智能家居處理模式，從而有效建立家庭網關和家庭內部網絡的聯動處理模式，維持良好的匹配控制結構[3]。

3.4 ZigBee無線技術

資產評估如果在審計前進行，那么審計的報告中需闡明：“我們在實施審計程序的同時，委托方還委托企業資產評估機構對被審計單位的實物資產進行了評估，報告披露的上述資產的價值，均可采用評估報告的相關數據。”

隨著通信技術的全面發展和進步，智能家居無線通信技術體系的應用范圍也在擴大。建立無線傳輸控制信息和多媒體信息應用框架，相較于有線通信模式，無線通信處理技術無論是擴展性、可移動性還是美觀度方面，都具有更加突出的應用優勢，能結合內部網絡建構完整的技術分析模式，在發揮技術應用價值的同時，創設良好的技術處理控制平臺。

紅外通信技術體系本身是搭建點對點數據傳輸模式的技術，依據傳輸協議就能替代傳統的連接線纜結構。一般而言，紅外通信無線技術體系的通信距離不會超過1 m，使用的是紅外波段內的近紅外線完成信號的傳遞和接收。依據技術發展要求，紅外數據協會設定波長為850～900 nm的光波為紅外數據通信的主要對象，而在技術不斷推陳出新的基礎上，最高通信速率也從115.2 kb/s升級為16 Mb/s。需要注意的是，因為紅外線自身傳輸過程不會受到無線電干擾產生的影響，加之技術體系操作模式的成本有限，所以在家庭內部，家用電器紅外遙控領域的應用較多，或者是電子產品自身配置紅外傳輸接口。然而，紅外通信無線技術最大的短板就是傳輸距離有限，且穿透性較差，無法有效穿透墻壁，因此只是在近距離傳送控制信息以及多媒體信息方面會進行使用[4]。

除此之外，ZigBee無線技術還能實現近距離低速率雙向無線通信，打造更加完整的信息監管平臺，保證信息傳輸和交互作用下傳遞的及時性，維持信息的實時效果，并且匹配相應的信息發送處理機制和接收管理機制，有效提升智能家居綜合應用管理的效果[6]。

3.5 超寬帶無線技術

超寬帶無線技術主要是依據IEEE 802.15.3無線標準落實的技術方案，能實現近距離無線通信傳輸處理，其相應的通信距離一般不超過10 m，相應的通信速度能超過480 Mb/s。針對超寬帶無線技術的應用，美國聯邦通信委員會（Federal Communications Commission，FCC）進行了工作頻段的規定，要求在3.1～10.6 GHz，整體能耗較小且成本不高，實際信息傳輸和交互處理過程中的發送功率較小。然而，超寬帶無線技術也存在一定的弊端，其在應用過程中會對其他技術方案和無線通信系統產生影響，究其原因就是因為傳輸速率較高，所以一般將其應用在多媒體信息傳輸模式中，配合使用DC/DV設備和數字家庭TV設備等，以減少對其他技術流程的干擾，也能更好地發揮技術優勢[7-10]。

1.2.2 評價方法實驗組在取活檢時損傷性血性分泌物流入指套,未發生噴濺現象。對照組常規檢查取活檢時損傷性血性分泌物從活檢口噴出濺到患者或醫務人員身上,容易發生職業暴露。

4 結 論

智能家居系統中應用無線通信技術要結合系統的具體要求，在綜合分析頻段標準、距離規范、技術抗干擾性以及技術成本等多元因素后，選取更加適宜的技術方案，提升智能家居系統應用的實效性，強化信號傳輸的可靠性和穩定性，為智能家居產業研究工作的不斷優化奠定堅實基礎。